¿Por qué los materiales aeroespaciales y los teléfonos móviles recurren en masa a las aleaciones de titanio?

Propiedades del titanio
Alta resistencia específica: 1,3 veces mayor que la de las aleaciones de aluminio, 1,6 veces mayor que la de las aleaciones de magnesio, 3,5 veces mayor que la del acero inoxidable, el campeón entre los materiales metálicos.
Alta resistencia térmica: la temperatura de uso es varios cientos de grados más alta que la aleación de aluminio, puede funcionar durante mucho tiempo a una temperatura de 450-500 grados.
Buena resistencia a la corrosión: resistente a la corrosión ácida, alcalina y atmosférica, especialmente fuerte resistencia a la corrosión por picaduras y tensión.
Buen rendimiento a baja temperatura: la aleación de titanio TA7 con elementos intersticiales muy bajos puede mantener un cierto grado de plasticidad a -253 grado.
Alta actividad química: alta actividad química a altas temperaturas, reacciona fácilmente químicamente con hidrógeno, oxígeno y otras impurezas gaseosas del aire para generar una capa endurecida.
Pequeña conductividad térmica, pequeño módulo de elasticidad: la conductividad térmica es aproximadamente 1/4 de níquel, 1/5 de hierro, 1/14 de aluminio y varias aleaciones de titanio tienen una conductividad térmica de aproximadamente 50% menor que la del titanio. El módulo de elasticidad de la aleación de titanio es aproximadamente la mitad del del acero.
Clasificación y uso de aleación de titanio.
Las aleaciones de titanio se pueden clasificar según sus usos: aleaciones resistentes al calor, aleaciones de alta resistencia, aleaciones resistentes a la corrosión (titanio-molibdeno, aleaciones de titanio-paladio, etc.), aleaciones de baja temperatura y aleaciones con funciones especiales (titanio-molibdeno, aleaciones de titanio-paladio, etc.). -materiales de almacenamiento de hidrógeno y hierro, aleaciones con memoria de titanio-níquel). Aunque el titanio y sus aleaciones no se utilizan desde hace mucho tiempo, han recibido numerosos títulos honoríficos por su excelente rendimiento. El primer título es "metal espacial", que es liviano, de alta resistencia y resistente a altas temperaturas, especialmente adecuado para la fabricación de aviones y diversas naves espaciales. Actualmente, alrededor de 3/4 del titanio y aleaciones de titanio producidos en el mundo se utilizan en la industria aeroespacial. Muchas piezas originalmente hechas de aleación de aluminio han sido reemplazadas por aleación de titanio.
Aplicaciones aeroespaciales de aleación de titanio.
La aleación de titanio se utiliza principalmente para materiales de fabricación de aviones y motores, como ventiladores de titanio forjado, discos y aspas de aire presurizado, capós de motores, dispositivos de escape y otras piezas, así como vigas y compartimentos de aviones, como piezas estructurales del marco. Las naves espaciales utilizan principalmente aleaciones de titanio de alta resistencia, resistencia a la corrosión y a bajas temperaturas para fabricar una variedad de recipientes a presión, tanques de almacenamiento de combustible, sujetadores, correas de instrumentos, marcos y proyectiles de cohetes. Los satélites terrestres artificiales, los módulos de alunizaje, las naves espaciales tripuladas y los transbordadores espaciales también utilizan piezas de soldadura de placas de aleación de titanio.
En 1950, Estados Unidos utilizó por primera vez un cazabombardero F-84 como escudo térmico del fuselaje trasero, parabrisas y capó trasero y otros componentes sin soporte. La década de 1960 comenzó a utilizar piezas de aleación de titanio desde la parte trasera del fuselaje hasta el centro del fuselaje, reemplazando parcialmente el acero estructural para hacer que el marco espaciador, las vigas, los flaps se deslizaran y otros componentes importantes de soporte de carga. A partir de la década de 1970, los aviones civiles comenzaron a utilizar una gran cantidad de aleaciones de titanio, como en los aviones de pasajeros Boeing 747 con titanio. La cantidad de titanio utilizada en el avión Boeing 747 ascendió a más de 3640 kilogramos y representó el 28% del peso de la máquina. . Con el desarrollo de la tecnología de procesamiento, en cohetes, satélites y naves espaciales, también se utilizó una gran cantidad de aleaciones de titanio. Cuanto más avanzado es el avión, más titanio se utiliza. US F-14Un caza que utiliza una aleación de titanio, que representa aproximadamente el 25% del peso de la máquina; F-15Un luchador para el 25,8%; Los cazas estadounidenses de cuarta generación con una cantidad de titanio del 41% del motor F119 con un 39% de la cantidad de titanio, es la cantidad actual de titanio con la mayor cantidad de aviones.
Las aleaciones de titanio se utilizan en una gran cantidad de motivos de aviación.
¿Por qué el material de los aviones de transporte aéreo tiene que utilizar aleación de titanio?
La velocidad máxima de navegación de los aviones modernos ha alcanzado la velocidad del sonido más de 2,7 veces. Un vuelo supersónico tan rápido hará que el avión y el aire friccionen y produzcan mucho calor. Cuando la velocidad de vuelo alcanza 2,2 veces la velocidad del sonido, la aleación de aluminio no puede resistir, se debe utilizar una aleación de titanio resistente a altas temperaturas. Cuando la relación empuje-peso del motor de avión es de 4 a 6 a 8 a 10, la temperatura de salida del gas presurizado correspondientemente de 200 a 300 grados a 500 a 600 grados, los discos y palas originales de gas presurizado de baja presión fabricados en aluminio debe cambiarse a una aleación de titanio.
En los últimos años, los científicos están investigando el rendimiento de las aleaciones de titanio y constantemente logran nuevos avances. El titanio, aluminio y vanadio originales compuestos de aleación de titanio, la temperatura máxima de funcionamiento de 550 grados ~ 600 grados, y la aleación de titanio y aluminio recientemente desarrollada (TiAl), la temperatura máxima de funcionamiento ha aumentado a 1040 grados. La aleación de titanio en lugar de acero inoxidable para fabricar el disco y las palas del compresor de alta presión puede reducir el peso de la estructura. Los aviones pueden ahorrar un 4% de combustible por cada 10% de reducción de peso. En el caso de los cohetes, por cada kg de reducción de peso, el alcance se puede aumentar en 15 km.
Aplicaciones 3C de aleaciones de titanio
En la actualidad, la industria de la electrónica de consumo representada por los teléfonos móviles está en plena "involución", los jefes de los fabricantes esperan tomar prestadas aleaciones de titanio para mejorar la capacidad premium del producto.

Huawei, Apple, Xiaomi, Honor y muchos otros teléfonos han importado el material. Apple comenzó a estandarizar las cajas de titanio de la serie de relojes Ultra y su recién lanzado iPhone 15, cuya versión Pro usa un nuevo cuerpo de titanio, convirtiéndose en el primer teléfono celular de Apple en usar titanio de grado aeroespacial; Huawei utilizó materiales de titanio en las partes estructurales del celular con pantalla plegable MateXs2, que fue lanzado en 2022, y usó biseles de titanio en el Watch4Pro; Glory Lanzado el 12 de octubre, el teléfono insignia plegable interno, grande, ligero y delgado, Glory MagicVs2, utiliza materiales innovadores como bisagras de titanio Lupin; Nueva máquina Xiaomi 14, la versión de titanio 14Pro de mayor precio.
Se informa que Samsung utilizará un marco central de aleación de titanio en el GalaxyS24Ultra, la parte del marco central es similar al esquema de color titanio original del iPhone15Pro.

En general, la aleación de titanio con ventajas de alta resistencia específica y ligereza se promociona mucho como una razón importante que puede hacer que los productos electrónicos de consumo sean más livianos y la experiencia del consumidor sea más cómoda.
Análisis de características de procesamiento de aleaciones de titanio
En primer lugar, la conductividad térmica de la aleación de titanio es baja, solo 1/4 de la del acero, 1/13 del aluminio y 1/25 del cobre, debido a la lenta disipación del calor en la zona de corte, que no favorece el equilibrio térmico en el proceso de corte. la disipación de calor y el efecto de enfriamiento son muy pobres, es fácil que se forme una temperatura alta en la zona de corte, la deformación de las piezas después del procesamiento rebota, lo que resulta en un mayor torque en la herramienta de corte, el borde del borde del desgaste rápido, durabilidad es reducido.
En segundo lugar, la baja conductividad térmica de la aleación de titanio, por lo que el calor de corte acumulado en la cuchilla de corte cerca del área pequeña no es fácil de diseminar, la fricción de la cara frontal aumenta, no es fácil de astillar, el calor de corte no es fácil de difundir, acelerar el desgaste de la herramienta. Finalmente, la actividad química de la aleación de titanio es alta, el procesamiento a altas temperaturas es fácil de reaccionar con el material de la herramienta de corte, la formación de disolución, difusión, lo que resulta en un cuchillo pegajoso, un cuchillo quemado, un cuchillo roto y otros fenómenos.
Las características del centro de mecanizado de aleación de titanio.
Los centros de mecanizado pueden procesar varias piezas al mismo tiempo para mejorar la eficiencia de la producción. Mejorar la precisión del mecanizado de piezas, buena consistencia del producto. El centro de mecanizado tiene una función de compensación de herramientas, que puede obtener la precisión de mecanizado de la propia máquina. Existe una amplia gama de adaptabilidad y mayor flexibilidad, como el procesamiento de arco, el biselado y el fileteado de transición de esta pieza, que pueden realizar la multifuncionalidad de una máquina. El centro de mecanizado puede ser fresado, taladrado, taladrado, roscado y una serie de procesamiento. Se pueden realizar cálculos de costos precisos para controlar el programa de producción. No se necesitan accesorios especiales, ahorra muchos costos y acorta el ciclo de producción. Reducir en gran medida la intensidad laboral de los trabajadores. Puede ser procesamiento multieje con UG y otro software de procesamiento.
Selección de herramientas y materiales refrigerantes.
1. La selección del material de la herramienta debe cumplir con los siguientes requisitos.
Dureza suficiente, la dureza de la herramienta debe ser mucho mayor que la dureza de la aleación de titanio.
Suficiente resistencia y tenacidad, debido a que la herramienta corta la aleación de titanio cuando se somete a un gran par y fuerza de corte, por lo que debe haber suficiente resistencia y tenacidad.
Suficiente resistencia al desgaste, debido a la dureza de la aleación de titanio, el borde de corte mecanizado debe estar afilado, por lo que el material de la herramienta debe tener suficiente resistencia al desgaste para reducir el endurecimiento por trabajo. Este es el parámetro más importante a la hora de seleccionar herramientas para mecanizar aleaciones de titanio.
Los materiales de las herramientas de corte y la afinidad de la aleación de titanio son pobres, debido a la alta actividad química de la aleación de titanio, por lo que para evitar la formación de materiales de herramientas de corte y la disolución de la aleación de titanio, la difusión en la aleación, lo que resulta en el fenómeno de que el cuchillo se pegue y se queme. Después de que los materiales de herramientas de corte de uso común nacional y los materiales de herramientas de corte extranjeros para la prueba muestran que el uso del efecto de herramienta de corte con alto contenido de cobalto es ideal, el papel principal del cobalto puede fortalecer el efecto de endurecimiento secundario, mejorar la dureza y la dureza después del tratamiento térmico, y en al mismo tiempo tiene una alta tenacidad, resistencia al desgaste y buena disipación de calor.
2. Parámetros geométricos de la fresa.
Las características de mecanizado de la aleación de titanio determinan los parámetros geométricos del cortador y de la herramienta ordinaria, existe una gran diferencia. Ángulo de hélice: elija un ángulo de elevación de hélice más pequeño, aumenta la ranura de eliminación de viruta, facilita la eliminación de viruta, disipa rápidamente el calor, pero también reduce la resistencia al corte en el proceso de corte. Borde de corte del ángulo frontal afilado, corte rápido, evita que la aleación de titanio produzca demasiado calor de corte, para evitar el endurecimiento secundario. El ángulo trasero reduce la tasa de desgaste del filo, facilita la disipación del calor y mejora en gran medida la durabilidad.

3.Selección de parámetros de corte
El mecanizado de aleaciones de titanio debe elegir una velocidad de corte más baja, un avance adecuadamente grande, una profundidad de corte y un volumen de acabado razonables y el enfriamiento debe ser suficiente. Velocidad de corte vc {{0}} ~ 50m/min, el avance para el desbaste requiere un avance mayor, el acabado y el semiacabado requieren un avance moderado. La profundidad de corte ap=1/3d es apropiada, la afinidad de la aleación de titanio es buena, la eliminación de viruta es difícil, la profundidad de corte es demasiado grande y provocará que la herramienta se pegue, se queme y se fracture. Tolerancia de acabado moderada capa de endurecimiento de la superficie de aleación de titanio de aproximadamente 0,1 ~ 0,15 mm, la tolerancia es demasiado pequeña, el filo del cuchillo corta la capa endurecida, la herramienta es fácil de usar, debe evitar la capa endurecida de procesamiento, pero la tolerancia de corte no debe ser demasiado grande.
4. refrigerante
Es mejor no utilizar refrigerante que contenga cloro en el procesamiento de aleaciones de titanio, para evitar la generación de sustancias tóxicas y causar fragilidad por hidrógeno, pero también para evitar el agrietamiento por corrosión bajo tensión a alta temperatura de la aleación de titanio. Elija una emulsión sintética soluble en agua, también puede ser autocompatible con el refrigerante. Para garantizar que el refrigerante del procesamiento de corte sea suficiente, la velocidad de circulación del refrigerante debe ser rápida, el flujo y la presión del fluido de corte deben ser grandes, los centros de mecanizado están equipados con boquillas de enfriamiento especiales, siempre que la atención del ajuste pueda lograr los resultados deseados.